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Höhen- und seitenregulierbarer Oberbau für
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Schienenbahnen mit trennbarer Verkleidung von Schwellen auf einer
fugenlosen Platte Die Erfindung betrifft einen Oberbau für Schienenbahnen, bestehend
aus auf dem Erdplanum verlegten Platten, auf denen im Abstand von deren Oberfläche
der durch Verschraubung der Gleise mit Betonschwellen gebildete Gleisrost durch
eine aushärtende Verbundmasse gehalten ist.
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Nach der herkömmlichen Bauweise des Oberbaus wird der Gleisrost mit
seinen Schwellen im Schotter verlegt. Schotterlagen zeigen ein ausreichend elastisches
Verhalten und leiten die
auftretenden Beanspruchungen gleichmäßig
in den Unterbau ab.
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Die Schotterunterlage ist jedoch bei Kurvenfahrt mit höheren Geschwindigkeiten
problematisch, weil infolge der Fliehkräfte ein Verrutschen und Kippen der Steine
stattfinden kann. Nach den periodisch erforderlichen Durcharbeitungen des Schotterbettes
stellt sich anfänglich ein reduzierter Querverschiebe-Widerstand der Schwellen im
Schotter ein, der die öchstgeschwindigkeit von Zügen auf etwa 160 km/h begrenzt.
Während sich das Schotterbett im Betrieb verEestigt, steigt der Querverschiebewiderstand,
so daß wieder schneller gefahren werden kann. Während dieser Verfestigung des Schotterbettes
im Betrieb treten jedoch ungleichmäßige Setzungen unter den Schwellen ein, die die
Höchstgeschwindigkeit mit Rücksicht auf Komfort und Sicherheit einschränken.
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m die Schwellen für Gleise von mit höherer Geschwindigkeit Eahrenden
Zügen ausreichend elastisch und auch gegen horizontale Beanspruchungen fest zu verlegen,
ist es bereits vorgeschlagen worden, die Schienen fest auf einer Betonunterlage
zu verschrauben. Diese Bauweise sichert zwar die Gleise gegen seitliche Verschiebungen,
es treten aber infolge der Wärmeschwankungen Spannungsspitzen auf, die unzulässige
Größen erreichen können. Insbesondere in Kurven können Scherbeanspruchungen auftreten,
die zu eine Ausbrechen der Gleise führen können.
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Nach einer anderen Entwicklung werden die Schwellen auf Betonplatten
gelegt und mit Spindeln oder in sonstiger Weise gegenüber den Platten angehoben.
Die Betonplatten und Schwellen sind mit einer herausragenden Armierung versehen.
Die Zwischenräume werden sodann mit Stahlbeton vergossen, so daß die Schwellen einen
festen Verbund mit der Grundplatte eingehen. Auf die Schwellen werden sodann in
üblicher Weise die Schienenstränge aufgeschraubt. Das Verfahren kann auch in der
Weise durchgeführt werden daß aus den Schwellen mit den aufgeschraubten Schienen
ein
Rost gebildet wird, der einbetoniert wird, so daß auf eine einzelne Ausrichtung
der im Abstand liegenden Schwellen verzichtet werden kann. Durch diese Einbetonierung
der Schwellen wird zwar eine ausreichende Fixierung der Schienenstränge erreicht,
so daß Wärmebeanspruchungen aufgenommen werden können. Diese Konstruktion ist jedoch
sehr teuer, weil die die Grundplatten bildenden Betonplatten auf Styroporplatten
und einem vorbereiteten Untergrund gebettet werden müssen. Weiterhin sind infolge
der Starrheit des gesamten Systems die beim Überrollen von Zügen auftretenden dynamischen
Beanspruchungen sehr groß, da die Gleise elastisch nicht nachgeben können. Es treten
höchste Stoßbeansprucungen auf, die durch den starren Untergrund noch verstärkt
werden. Ungünstig ist weiterhin das Schallverhalten dieser Bauweise, da die einbetonierten
Schwellen in ihrer Halterung einen Körper bilden, der nicht nur einen guten Schalleiter
darstellt, sondern auch den Schall reflektiert.
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Weiterhin ist eine Konstruktion bekannt geworden, bei der die elastischen
Eigenschaften von Bitumen ausgenutzt wurden. Bei dieser wurden Fertigplatten mit
einer Stahlarnierung aus Bitumenbeton verlegt, wobei auf die Bewehrung Platten aufgeschweißt
und Bolzen aus den Platten herausgeführt wurden, die dem späteren Verschrauben der
Gleise dienen. Die einzelnen Fertigplatten wurden durch Verschweißen der Bewehrungen
miteinander verbunden und sodann miteinander und mit dem Untergrund vergossen, wobei
als Vergußmaterial wiederum Bitumen diente. Diese Konstruktion ist nicht nur teuer,
sondern es ist auch schwierig, mit dieser die erforderliche Genauigkeit zu erzielen.
Denn die Befestigungspunkte für die Gleise sind durch die Armierung festgelegt.
Da die Platten sehr groß und unhandlich sind, ist es schon problematisch, bei der
Herstellung der Platten die erforderliche Genauigkeit zu erreichen.
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Weitrhin ist versucht worden, Gleise auf einer Betonplatte in der
Weise zu verlegten, daß Stahlplatten mit einer elastomeren Masse oder einem Kunststoffmörtel
auf der Platte durch Untergießen fixiert worden sind, wobei die Stahlplatten mit
der Betonplatte durch Schraubbolzen verbunden wurden. Auf die Stahlplatten wurden
sodann die Unterlegplatten für die Schienen verlegt und auf diesen die Gleise befestigt.
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Bei einem aus der DE-PS 12 75 081 bekannten Eisenbahnoberbau sind
in einer die Basis bildenden Betonplatte Schwellen in einem Gummischuh oder in elastoneren
Massen gehalten. Auf die Schwellen werden sodann in üblicher Weise die Schienen
befestigt. Bei dieser Konstruktion hebt die dem fahrenden Zug vorauslaufende Welle
die Schwellen leicht an und unter dem Gewicht des darüber-Eahrenden 7uges werden
die Schwellen in ihre untere Extremlage gedrXickt, wobei sich aus diesem Heben und
Senken ein gutes Dämpfungsverhalten ergeben soll. Bei dieser bekannten I(onstraktion
können die Schwellen nicht poren- und flüssigkeitsdicht verlegt werden, so daß Feuchtigkeit
und Wasser in die Bettung eindringen und zu einer Eisbildung führen können, die
das Dämpfungsverhalten aufhebt. Aus diesem Grunde ist diese Konstruktion bisher
nur in Tunneln, nicht aber auch auf freien Strecken verwendet worden.
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Grundsätzlich wird bei den schotterlosen Bauweisen mit den Grundplatten
eine gleichmäßigere Lastverteilung und Beanspruchung des Untergrundes bei hohem
Querverschiebewiderstand erreicht. An schotterlosen Versuchs-Oberbauarten hat sich
jedoch während der letzten Jahre gezeigt, dal3 ungleichmäßige Setzungen des Untergrundes
unter den Betonplatten kaum verhindert werden können.
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Diese ungleichmäßigen Setzungen pflanzen sich bis in die Schiene fort
ud beeinträchtigen das Laufverhalten darüberrollender Bahnen.
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Ein idealer Oberbau soll einmal eine in sich nicht zu starre, aber
ausreichend feste Unterlage aufweisen, wie sie beispielsweise durch bituminösen
Beton geschaffen wird. Andererseits sollen die Schwellen mit dem Oberbau nicht fest
verspannt sein, um bei Temperaturbewegungen einen Spannungsausgleich zu ermöglichen.
Weiterhin ist es wünschenswert, die Gleise als Rost zu verlegen, um zu vermeiden,
daß sich Schwierigkeiten aus Ungenauigkeiten der tragenden Platten ergeben. Die
Verbindung der Gleise mit den tragenden Oberbauplatten muß fest genug sein, damit
insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten Horizontalkräfte in sicherer Weise aufgenommen
und beherrscht werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, für Höchstgeschwindigkeits-Eisenbahnen
einen genügend festen und den Höchstgeschwindigkeiten angepaßten Oberbau für die
Schwellen zu schaffen. hierbei soll ein hinreichend fester, aber elastischer Verbund
zwischen den Gleisen und dem Oberbau geschaffen werden, der beim Verlegen eine hinreichende
Genauigkeit ermöglicht, ohne an irgendwelche vorgegebenen Maße der Grundplatten
gebunden zu sein, und der außerdem ein gutes schallisolierendes und schallschluckendes
Verhalten zeigt.
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Er£indungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem-Oberbau der eingangs
angegebenen Art dadurch gelöst, daß auf die fugenlos hergestellte Platte eine aus
Asphaltfeinbeton bestehende 4usgleichsschicht aufgebracht ist und daß die die Betonschwellen
mit der Platte verklebende Verbundmasse aus einer Vergußmasse auf Bitumen- oder
Kunststoffbasis besteht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Oberbau kann auf einen Betokies, bei spielsweise
einen hohlraumarmen Asphaltbeton, wie er auch iffl Straßenbau Verwendung findet,
eine Asphaltfe'tnbetonschiclnt aufgebracht werden. Auf diese Asphaltfein'betonschicht
werden die Schwellen mit Gleisen als sogenannte Gleisrste verlegt und
anschließend
angehoben, was beispielsweise durch Spindeln geschehen kann. Der Verbund zwischen
den Schwellen und der AsphaltEeiabetonschicht wird sodann durch eine bituminöse
Vergußmasse lnergestellt, die die Schwellen einfaßt. Die Vergußmasse verfließt im
heißen Zustand und verklebt fest mit der Asphaltfeinbetonschicht. Die Vergußmasse
verklebt nicht nur die Unterseite der Schwellen, sondern sie faßt die Schwellen
in ihren Fußbereichen auch formschlüssig ein.
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Die Schwellen können, um eine gute Verbindung zu erzielen, mit einein
bituminösen Voranstrich versehen werden. Weiterhin können in den Schwellen Ausnehmungen
vorgesehen werden, um eine Verzahnung mit der Verfußaasse zu erreichen. Der Gleisrost
ist für vertikale ßeanspruchungen an sich ausreichend stabil. Die Vergußmasse dient
zusätzlich der Fixierung gegenüber horizontalen Beanspruchungen, insbesondere bei
Kurvenfahrt. Durch die elastisch-plastische Verbindung der Schwellen mit der Asphaltbetonfeinschicht
wird ein gutes Dämpfungsverhalten erreicht, was höchste dynamische Beanspruchungen
bei hohen Geschwindigkeiten zuläßt und auch einer Geräuschentwicklung entgegenwirkt.
Zusätzlich kann zur Geräuschdämmung eine Schotterschicht vorgesehen werden, die
lose auf das Gleisbauwerk aufgebracht wird.
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Der auf den Asphaltfeibeton aufgelegte Gleisrost ist an sich in sich
stabil und tragfähig. Der Gleisrost mit den Schwellen ist so schwer, daß nur eine
minimale Abhebkraft durch die einem Zug vorauslaufende Welle entsteht, die nicht
zu einem lösen der Klebverbindung führt. Selbst wenn jedoch die Klebverbindung gelöst
werden sollte, ist die Gleisanlage noch funktionsfähig, da allein durch den Gleisrost
eine ausreichende Stabilität gewährleistet ist. Schließlich dient auch der in erster
Linie zum Schallszhutz aufgebrachte Schotter der zusätzlichen Bescwerung, so daß
auch dann, wenn sich die Vergußmasse lösen sollte, ein Gleiskörper geschaffen wird,
der immer noch so stabil und fest
ist wie bisher übliche Gleiskörper.
Der erfindungsgemäße Oberbau ist gegenüber Oberbaukonstruktionen mit Fertigplatten
preiswerter und auf diesen lassen sich die Gleise genauer verlegen.
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Der Verguß des Rostes mit der Bitumenmasse kann auch auf einer Unterlage
erfolgen, die aus einem Stahlbetonkörper, beispielsweise Stahlbetonplatten, besteht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der
Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 bis Fig. 7 die einzelnen Schritte
der Herstellung des Oberbaus und der Befestigung des Gleisrostes auf diesem, Fig.
8 einen Längsschnitt durch den Oberbau mit Schienenrost nach Fig. 7 und Fig. 9 einen
der Fig. 7 entsprechende Querschnitt durch den Oberbau mit Schienenrost.
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Auf das Erdplanum 1, das nach den üblichen Methoden des Straßenbaus
hergestellt wird und aus wasserabführenden Schichten ausreichender Tiefe besteht,
wird eine fugenlos hergestellte Platte 2 aufgebracht. Die Platte 2 kann aus ßitukies,
Betophalt, bewehrtem Ortbeton oder Betonfertigteilen bestehen. Es wird also zunächst
eine Oberfläche geschaffen, wie sie auf Brücken und in Tunneln vorhanden ist. Auf
die durch die Platte 2 geschaffene Unterlage wird eine bituminöse oder kunststoffhaltige
Ausgleichsschicht 3 von etwa 5 cm Dicke, beispielsweise aus Asphaltfeinbeton, aufgebracht.
Durch diese Ausgleichsschicht wird die Lagegenauigkeit
der neuen
Oberfläche erhöht. Ein Eindringen von Wasser in die porenhaltige Platte 1, beispielsweise
aus Bitukies, wird behindert. Weiterhin behindert die Ausgleichsschicht das Austrocknen
der darunterliegenden Betonplatte und reduziert damit das Schwinden. Weiterhin wird
die Kriechfähigkeit des Betons erhöht und die Wahrscheinlichkeit der Rißbildung
herabgesetzt.
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Durch die hohe durch die Ausgleichsschicht bewirkte Wärmedämmung ird
die tageszeitlich bedingte Temperaturschwankung in der darunterliegenden Platte
1 weitgehend vermieden, so daß lediglich geringe Temperaturgradienten in dieser
entstehen. Die Wärmeabgabe eventueLl eingebrachter heißer Vergußmassen für die Schwellen
in darunterliegende Platten wird behindert.
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Bei Verzicht auf die vorstehend angegebenen Vorteile kann die usgleichsschicht
entfallen.
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Xuf die durch die Ausgleichsschicht 3 geschaffene ebene Fläche wird
der Gleisrsst, bestehend aus den Schwellen 4, den Schienenbefestigungen und den
Schienen 5, verlegt und ausgerichtet. Die Aöenausrichtung geschieht beispielsweise
durch Spindeln 6, die in Gewinden laufen, welche in den Schwellen 4 angebracht sind.
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Die Seitenausrichtung erfolgt durch Verschiebung des aufgespindelten
Rostes 4, 5 auf der Ausgleichsschicht 3.
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Durch das Anheben der Schwellen 4 durch die Spindeln 6 wird ein Zwischenraum
zwischen der Unterseite der Schwelle 4 und der Ausgleichsschicht 3 freigegeben,
der anschließend mit einer Vergußmasse 7 auf Bitumen- oder Kunststoffbasis vergossen
wird. Zur Begrenzung der Vergußmasse werden in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise
beidseits der Schwellen 4 längsverlaufende Kanthölzer 8 verlegt. Die untergießbare
Masse hat die Aufgabe, die Schwellen 4 mit der Ausgleichsschicht 3 dauerhaft zu
verkleben und die von oben eingeleiteten Kräfte sicher weiterzuleiten. Dazu muß
sie im betreffenden Temperaturbereich standsicher sein und gegen
abhebende
Kräfte eine ausreichende Klebewirkung entfalten. Zu diesem Zweck können die Unterseiten
der Schwellen 4 und die Tragplatte 1 unter der Ausgleichsschicht mit einem Haftanstrich
versehen sein.
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Die Schwellen werden, wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, zweckmäßigerweise
mit ausreichend tiefen Querrillen 9 versehen, die eine Sicherung gegen Querverschiebung
des Gleisrostes bilden. Sollte sich die Schwelle 5 aus ihrer Verklebung lösen, so
ist mit der durch die Rillen geschaffenen Verzahnung unter Berücksichtigung des
Gleisrosteigengewichts eine Querverschiebung des Rostes nahezu völlig ausgeschlossen.
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Die klebende Vergußmasse 7 wird beim ersten Verlegevorgang zweckmäßigerweise
zwischen die Schwellen gegossen, so daß sie sich in Längsrichtung des Gleises ausbreitet
und die Verzahnung der Schwellenunterseiten gut ausfüllt. Auf diese Weise werden
Blasen aus Wasserdampf oder anderen Gasen, die sich unterhalb der Schwellen fangen
können, herausgespült. Die Eingubhöhe zwischen den Schwellen ist so zu wählen, dald
eventuelle Volumenkontraktionen der Vergußmasse beim Abkühlen bzw. Erhärten keine
Schlitze oder Hohlräume unter der Schwelle erzeugen. In Bögen wird der Einguß in
mehreren Stufen erfolgen, wobei die einzelnen Stufen abzuschalen sind, falls keile
Oberflächenschalung verwendet wird.
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Nach dem Erhärten oder Abkühlen der Vergußmasse 7 werden die Spindeln
5 herausgedreht. Zur Schaffung einer stark schalla'osorbierenden Oberfläche werden
die Schwellenfächer mit Schotter 10 oder einem anderen schallabsorbierenden Material
verfüllt.
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Aus theoretischen Untersuchungen ist bekannt, daß der Sitz von Schwellen
herkömmlicher Abmessung am meisten durch Verdrehen der Schwelle um ihre Längsachse
gefährdet ist. Diese Wissen kann
ausgenutzt werden, um Höhenregulierungen
unterhalb der Schwelle in einfacher Weise durchzuführen. Dazu werden Stangen in
die Spindellöcher gesteckt, deren freie Enden ruckartig in Gleisrichtung hin- und
herbewegt, die die Schwelle aus ihrer Verklebung brechen. Anschließend wird wieder
in die gewünschte Höhe aufgespindelt und die Schwelle neu vergossen.
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Das wiederholte Vergießen mit einer Masse geschieht zweckmäßigerweise
durch vertikale Löcher in der Schwelle, damit keine Hohlräume entstehen. Da der
Schwellenverguß nicht tief ist, können Verstopfungen der Löcher leicht von oben
durchstoßen werden. An der Schwelle haftendes Vergußmaterial wirkt somit nicht störend.
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Die Schwelle wird zweckmäßigerweise gleich mit den vertikalen Löchern
hergestellt.
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